JP5989008B2 - 同期式マルチユーザマルチキャリア通信においてスペクトル効率を改善し漏話雑音をプロファイリングするシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている、2011年2月8日に出願した米国特許仮出願第61/440,489号、名称「METHOD FOR IMPROVING SPECTRAL EFFICIENCY OF CROSSTALK NOISE IMPAIRED USERS IN SYNCHRONIZED MULTI WIRE SYSTEMS」の優先権を主張するものである。
たとえば一実施形態ではxDSL通信システムなどの例示的な同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムでは、中央局COで同一位置に配置される送信器T(1)〜T(n)は、概して、周波数において同期化され、すべてが、時間において整列され、1つまたは複数のクロックCによって提供される4kHzまたは8kHzで動作するシンボルクロックを有する。独立だが同期式の送信器T(1)〜T(n)が、そのシンボルクロックを時間において整列されるとき、マルチユーザマルチキャリアDMT変調方式は、すべての独立の送信器T(1)〜T(n)のすべてのトーンが、隣接する周波数上で変調されるときに、そのようなトーンのエネルギが周波数において効果的に部分的にオーバーラップする可能性がある場合であっても、直交のままになることを保証する。同一の周波数で変調される、独立だが同期式の送信器のトーンだけが、制限された形でお互いに干渉する可能性がある。
上で注記したように、現在のマルチキャリア受信器は、概して、1つまたは複数の受信器R(1)〜R(n)によって経験される加法性雑音のガウシアン性質を仮定する。その結果、すべての他のモーメントが、雑音が正規分布であるという仮定の下で0と等しいと仮定されるので、雑音の分散(二次モーメント)だけが、伝送の効率を判定する際に使用される。しかし、2つのPDFの標準偏差が同一である場合であっても、測定されたPDFが制限されたサポートを有するように見えるので、集計雑音成分306の測定されたPDFの標準偏差と一致する近似された真の正規分布PDFが、悲観的モデルになるはずであることを理解されたい。効果的に、集計雑音に関する正規分布PDFの仮定が、受信器R(1)〜R(n)内の受信器アルゴリズムによって使用される場合には、これが、通信経路L(1)〜L(n)を介する送信のスペクトル効率の非最適推定につながるはずである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムであって、
送信器と、
複数のユーザに関連する複数の通信チャネルを介して前記送信器に通信的に結合された受信器と、
前記送信器および前記受信器のうちの少なくとも1つに結合され、1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記複数の通信チャネルの雑音サンプルを入手し、
前記複数の通信チャネル上の搬送波間の結合を判定し、
前記雑音サンプルおよび前記判定された結合に基づいて搬送波の雑音モデルを判定し、
前記雑音モデルを前記メモリデバイスに格納する
ように構成されている、コンピューティングデバイスと、
を備える、システム。
[2] 前記1つまたは複数のプロセッサは、前記搬送波以外の1つまたは複数の搬送波が前記搬送波に対する妨害者として識別されるように、前記複数の搬送波に存在する変調タイプを判定するようにさらに構成され、
前記雑音モデルは、前記判定された変調タイプに基づいて判定される、[1]に記載のシステム。
[3] 前記変調タイプは、当該同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムのスペクトル効率を判定するのに使用される、[2]に記載のシステム。
[4] 前記1つまたは複数のプロセッサは、ビットローディング情報と搬送波ごとの信号対雑音(SNR)比とのうちの少なくとも1つを使用して前記スペクトル効率を判定するように構成されている、[3]に記載のシステム。
[5] 前記雑音モデルは、前記判定された結合と、前記変調タイプと、前記通信システム内に存在するガウス雑音に対する結合を示す結合対雑音比とのうちの少なくとも1つに基づいて更新される、[2]に記載のシステム。
[6] 前記1つまたは複数のプロセッサは、前記変調タイプに基づいて前記搬送波上にロードされたビットの個数を判定するように構成され、
前記搬送波は、離散マルチトーン(DMT)変調を有する、[2]に記載のシステム。
[7] 前記1つまたは複数のプロセッサは、コンステレーション形状と、コンステレーションサイズと、前記DMT変調を有する前記搬送波によって搬送されるデータを変調するのに使用されるエネルギとのうちの少なくとも1つを判定するようにさらに構成されている、[6]に記載のシステム。
[8] 前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記雑音レベルに基づいて前記搬送波上にロードされるべきビットの個数を判定するようにさらに構成されている、[1]に記載のシステム。
[9] 前記雑音モデルは、判定された雑音確率密度関数(PDF)を含む、[1]に記載のシステム。
[10] 前記雑音PDFは、ガウス雑音PDFを含む、[9]に記載のシステム。
[11] 前記1つまたは複数のプロセッサは、前記搬送波を搬送するチャネルの自己結合を判定するようにさらに構成され、
前記1つまたは複数のプロセッサは、前記自己結合が前記自己結合に基づいて前記雑音モデルを判定するのに使用されるように構成されている、[1]に記載のシステム。
[12] 有線ディジタル加入者回線(xDSL)システムである、[1]に記載のシステム。
[13] 前記xDSLシステムは、超高速ディジタル加入者リンクシステム(very high speed digital subscriber link system:VDSL)システムである、[12]に記載のシステム。
[14] 前記xDSLシステムは、ボンデッドxDSLシステムである、[12]に記載のシステム。
[15] 前記複数の通信チャネルは、ワイヤレス通信チャネルである、[1]に記載のシステム。
[16] 前記1つまたは複数のプロセッサは、
誤り確率密度関数(PDF)に基づいてヒストグラムを導出することと、
前記導出された誤りPDFに基づいて雑音PDFの照合モデルを導出することと、
前記搬送波の妨害者の個数を判定することと、
によって前記雑音モデルを判定するように構成されている、[1]に記載のシステム。
[17] 前記結合は、遠端漏話(FEXT)結合である、[1]に記載のシステム。
[18] 1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスを備える同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムの雑音特性に基づいてスペクトル効率を最適化する方法であって、
前記コンピューティングデバイス内の前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、複数の通信チャネルの雑音サンプルを入手することと、
前記コンピューティングデバイス内の前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、前記複数の通信チャネル上の搬送波間の結合を判定することと、
前記コンピューティングデバイス内の前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、前記雑音サンプルおよび前記判定された結合に基づいて搬送波の雑音モデルを判定することと、
前記判定された雑音モデルを前記メモリデバイスに格納することと、
を含む方法。
[19] 前記搬送波上にロードされたビットの個数を判定するために、前記コンピューティングデバイスから、前記コンピューティングデバイスに結合された送信器または受信器に前記判定された雑音モデルを提供すること
をさらに含む、[18]に記載の方法。
[20] 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信の1つまたは複数のコンピュータ可読命令を有する有形のコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読命令は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されたとき、前記1つまたは複数のプロセッサに、
複数の通信チャネルの雑音サンプルを入手させ、
前記複数の通信チャネル上の搬送波間の結合を判定させ、
前記雑音サンプルおよび前記判定された結合に基づいて搬送波の雑音モデルを判定させ、
前記雑音モデルを前記1つまたは複数のプロセッサに結合されたメモリデバイスに格納させる
有形のコンピュータ可読記憶媒体。
[21] 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システム通信システム内の送信器であって、
1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
複数の通信チャネルの雑音サンプルを受信器から入手し、
前記複数の通信チャネル上の搬送波間の結合を判定し、
前記雑音サンプルおよび前記判定された結合に基づいて搬送波の雑音モデルを判定し、
前記送信器の出力端子で、情報を有する搬送波信号の送信のスペクトル効率を最適化するのに前記雑音モデルを使用する
ように構成されている、コンピューティングデバイス
を備える送信器。
[22] 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システム内の受信器であって、
1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記受信器の入力端子で複数の通信チャネルの雑音サンプルを入手し、
前記複数の通信チャネル上の搬送波間の結合を判定し、
前記雑音サンプルおよび前記判定された結合に基づいて搬送波の雑音モデルを判定し、
前記受信器の前記入力端子で受信される前記搬送波内のビットの個数を計算するのに前記雑音モデルを使用する
ように構成されている、コンピューティングデバイス
を備える受信器。
[23] 前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記搬送波以外の1つまたは複数の搬送波が前記搬送波に対する妨害者として識別されるように、前記複数の搬送波に存在する変調タイプを判定するようにさらに構成され、前記雑音モデルは、前記判定された変調タイプに基づいて判定される、[22]に記載の受信器。
[24] 変調タイプは、少なくとも、ビットローディングの既知のレベルに関するビット誤り率(BER)、信号対雑音比(SNR)マージン、またはその組合せに基づいて、前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムのスペクトル効率を最適化するのに使用される、[23]に記載の受信器。
[25] 前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記搬送波以外の1つまたは複数の妨害者搬送波がない、前記受信器で受信された同期化シンボル上の背景加法性白色ガウス雑音(AWGN)レベルを判定するようにさらに構成されている、[22]に記載の受信器。
[26] 前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムは、同期式非G.993.5超高速ディジタル加入者リンク(VDSL)システムである、[22]に記載の受信器。
[27] 前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムは、同期式G.993.5VDSLシステムである、[22]に記載の受信器。
[28] 前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムは、ワイヤレス通信システムである、[22]に記載の受信器。
[29] 前記1つまたは複数のプロセッサは、前記雑音サンプルを入手し、前記結合を判定し、前記雑音モデルを判定し、アップストリーム通信経路とダウンストリーム通信経路とに関して前記雑音モデルを使用するように構成されている、[22]に記載の受信器。
[30] 前記判定された雑音モデルは、前記搬送波上のビットローディングを最適化するために少なくとも1つの送信器に提供される、[22]に記載の受信器。
Claims (28)
- 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムにおいて、
送信器と、
複数のユーザに関連する複数の通信チャネルを介して前記送信器に通信的に結合された受信器と、
前記送信器および前記受信器のうちの少なくとも1つに関連する犠牲チャネルに結合され、1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
複数の搬送波に対する雑音サンプルを入手し、
前記入手した雑音サンプルを使用して、前記犠牲チャネルと前記複数の通信チャネルのうちの他のチャネルとの間の結合を判定し、
前記複数のチャネルのうちの他のチャネルにおいて使用される変調タイプを判定し、
前記搬送波を独立に処理して、前記判定された変調タイプと前記判定された結合とに基づいて、前記搬送波のうちのある1つの搬送波に対する雑音モデルを判定し、
前記雑音モデルを前記メモリデバイスに格納する
ように構成されているコンピューティングデバイスとを具備するシステム。 - 前記変調タイプは、当該同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムのスペクトル効率を判定するのに使用される請求項1記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のプロセッサは、ビットローディング情報と搬送波ごとの信号対雑音比(SNR)とのうちの少なくとも1つを使用して、前記スペクトル効率を判定するように構成されている請求項2記載のシステム。
- 前記雑音モデルは、前記判定された結合と、前記変調タイプと、前記通信システム内に存在するガウス雑音に対する結合を示す結合対雑音比とのうちの少なくとも1つに基づいて更新される請求項1記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のプロセッサは、前記変調タイプに基づいて、前記搬送波上にロードされたビットの個数を判定するように構成され、
前記搬送波は、離散マルチトーン(DMT)変調を有する請求項1記載のシステム。 - 前記1つまたは複数のプロセッサは、コンステレーション形状と、コンステレーションサイズと、前記DMT変調を有する前記搬送波によって搬送されるデータを変調するのに使用されるエネルギとのうちの少なくとも1つを判定するようにさらに構成されている請求項5記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記雑音レベルに基づいて、前記搬送波上にロードされるべきビットの個数を判定するようにさらに構成されている請求項1記載のシステム。 - 前記雑音モデルは、判定された雑音確率密度関数(PDF)を含む請求項1記載のシステム。
- 前記雑音PDFは、ガウス雑音PDFを含む請求項8記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のプロセッサは、前記搬送波を搬送するチャネルの自己結合を判定するようにさらに構成され、
前記1つまたは複数のプロセッサは、前記自己結合が前記自己結合に基づいて前記雑音モデルを判定するのに使用されるように構成されている請求項1記載のシステム。 - 前記通信システムは、有線ディジタル加入者回線(xDSL)システムである請求項1記載のシステム。
- 前記xDSLシステムは、超高速ディジタル加入者リンクシステム(very high speed digital subscriber link system:VDSL)システムである請求項11記載のシステム。
- 前記xDSLシステムは、ボンデッドxDSLシステムである請求項11記載のシステム。
- 前記複数の通信チャネルは、ワイヤレス通信チャネルである請求項1記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のプロセッサは、
誤り確率密度関数(PDF)に基づいてヒストグラムを導出することと、
前記導出された誤りPDFに基づいて、雑音PDFの照合モデルを導出することと、
前記搬送波の妨害者の個数を判定することと、
によって前記雑音モデルを判定するように構成されている請求項1記載のシステム。 - 前記結合は、遠端漏話(FEXT)結合である請求項1記載のシステム。
- 1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスを具備する同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムの雑音特性に基づいてスペクトル効率を最適化する方法において、
前記コンピューティングデバイス内の前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、複数の搬送波に対する雑音サンプルを入手することと、
前記コンピューティングデバイス内の前記1つまたは複数のプロセッサを使用し、前記入手した雑音サンプルを使用して、犠牲チャネルと複数の通信チャネルのうちの他のチャネルとの間の結合を判定することと、
前記複数のチャネルのうちの他のチャネルにおいて使用される変調タイプを判定することと、
前記コンピューティングデバイス内の前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、前記搬送波を独立に処理して、前記判定された変調タイプと前記判定された結合とに基づいて、前記搬送波のうちのある1つの搬送波に対する雑音モデルを判定することと、
前記判定された雑音モデルを前記メモリデバイスに格納することとを含む方法。 - 前記搬送波上にロードされたビットの個数を判定するために、前記コンピューティングデバイスから、前記コンピューティングデバイスに結合された送信器または受信器に前記判定された雑音モデルを提供することをさらに含む請求項17記載の方法。
- 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信の1つまたは複数のコンピュータ可読命令を有する有形のコンピュータ可読記憶媒体において、
前記コンピュータ可読命令は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されたとき、前記1つまたは複数のプロセッサに、
複数の搬送波に対する雑音サンプルを入手させ、
前記入手した雑音サンプルを使用して、犠牲チャネルと複数の通信チャネルのうちの他のチャネルとの間の結合を判定させ、
前記複数のチャネルのうちの他のチャネルにおいて使用される変調タイプを判定させ、
前記搬送波を独立に処理させて、前記判定された変調タイプと前記判定された結合とに基づいて、前記搬送波のうちのある1つの搬送波に対する雑音モデルを判定させ、
前記雑音モデルを前記1つまたは複数のプロセッサに結合されたメモリデバイスに格納させる有形のコンピュータ可読記憶媒体。 - 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システム通信システム内の送信器において、
1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
複数の搬送波に対する雑音サンプルを受信器から入手し、
前記入手した雑音サンプルを使用して、犠牲チャネルと複数の通信チャネルのうちの他のチャネルとの間の結合を判定し、
前記複数のチャネルのうちの他のチャネルにおいて使用される変調タイプを判定し、
前記搬送波を独立に処理して、前記判定された変調タイプと前記判定された結合とに基づいて、前記搬送波のうちのある1つの搬送波に対する雑音モデルを判定し、
前記送信器の出力端子で、情報を有する搬送波信号の送信のスペクトル効率を最適化するのに前記雑音モデルを使用する
ように構成されている、コンピューティングデバイスを具備する送信器。 - 同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システム内の受信器において、
1つまたは複数のプロセッサと通信するメモリデバイスを備えるコンピューティングデバイスであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記受信器の入力端子で複数の搬送波に対する雑音サンプルを入手し、
前記入手した雑音サンプルを使用して、犠牲チャネルと複数の通信チャネルのうちの他のチャネルとの間の結合を判定し、
前記複数のチャネルのうちの他のチャネルにおいて使用される変調タイプを判定し、
前記搬送波を独立に処理して、前記判定された変調タイプと前記判定された結合とに基づいて、前記搬送波のうちのある1つの搬送波に対する雑音モデルを判定し、
前記受信器の前記入力端子で受信される前記搬送波内のビットの個数を計算するのに前記雑音モデルを使用する
ように構成されているコンピューティングデバイスを具備する受信器。 - 変調タイプは、少なくとも、ビットローディングの既知のレベルに関するビット誤り率(BER)、信号対雑音比(SNR)マージン、またはその組合せに基づいて、前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムのスペクトル効率を最適化するのに使用される請求項21記載の受信器。
- 前記1つまたは複数のプロセッサは、
前記犠牲チャネル以外の1つまたは複数の妨害者チャネルがない、前記受信器で受信された同期化シンボル上の背景加法性白色ガウス雑音(AWGN)レベルを判定するようにさらに構成されている請求項21記載の受信器。 - 前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムは、同期式非G.993.5超高速ディジタル加入者リンク(VDSL)システムである請求項21記載の受信器。
- 前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムは、同期式G.993.5VDSLシステムである請求項21記載の受信器。
- 前記同期化されたマルチユーザマルチキャリア通信システムは、ワイヤレス通信システムである請求項21記載の受信器。
- 前記1つまたは複数のプロセッサは、前記雑音サンプルを入手し、前記結合を判定し、前記雑音モデルを判定し、アップストリーム通信経路とダウンストリーム通信経路とに関して前記雑音モデルを使用するように構成されている請求項21記載の受信器。
- 前記判定された雑音モデルは、前記搬送波上のビットローディングを最適化するために少なくとも1つの送信器に提供される請求項21記載の受信器。
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